優先度付きキューとは,キュー (Queue) からデータを取り出す順は,FIFO (First In First Out) というルールに従うのではなく,データの大きい順(または小さい順)に従う,というデータ構造.

例えば、優先度付きキューに、 10, -2, 5, 1 という4つのデータが格納されているとする。小さい値が優先だとすれば、4つのデータの取り出される順は、-2, 1, 5, 10 になる。

以下の実装法は,15パズルを解くために用意したもの.恐らく,もっとも短い実装法のひとつだと思う.
MIN-Priority-queue (小さい順優先).

サポートする操作は2種類のみ.
 void enq(QUE *q)  データをキューに格納(挿入)する操作
 int deq(QUE *q)  最小値のデータをキューから取り出す操作(成功時はリターン値が 1.失敗時は 0)

(下のソースプログラムのテキスト版は こちら

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define QSIZE 10000 /* Queue size */
int qsize; typedef struct { int key; int xx; /* ...... */ } QUE; QUE que[QSIZE+1];
#define PARENT(i) ((i)>>1) #define LEFT(i) ((i)<<1) #define RIGHT(i) (((i)<<1)+1)
void init(void) { qsize = 0; }
static void min_heapify(int i) { int l, r; int smallest;
l = LEFT(i), r = RIGHT(i); if (l < qsize && que[l].key < que[i].key) smallest = l; else smallest = i; if (r < qsize && que[r].key < que[smallest].key) smallest = r; if (smallest != i) { QUE t = que[i]; que[i] = que[smallest]; que[smallest] = t; min_heapify(smallest); } }
int deq(QUE *q) { if (qsize == 0) return 0; memcpy(q, &que[0], sizeof(QUE)); que[0] = que[--qsize]; min_heapify(0); return 1; }
void enq(QUE *q) { int i, ii;
i = qsize++; memcpy(&que[i], q, sizeof(QUE)); while (i > 0 && que[ii = PARENT(i)].key > que[i].key) { QUE t = que[i]; que[i] = que[ii]; que[ii] = t; i = ii; } }
int main(void) { int i; QUE q;
init();
for (i = 10; i >= -5; i--) { q.key = i; enq(&q); }
while (deq(&q)) printf("-677368720 ", q.key); printf("\n"); return 0; }

最後のmain() 関数部分では,テストも兼ねて,キューの使い方を説明している.10 から ー5 までの順で整数をキューに挿入したのに対し,取り出した順は -5 から 10 となっている.

ご利用の際に,キューの大きさ(QSIZE) や,キューの構造体(QUE)を適宜変更してください.

なお,最大値優先キュー MAX-Priority-queue (大きい順優先)の実装プログラムは こちら にあり,上のMIN-Priority-queue とは,本質的に,値比較のための不等号向き3つが異なるだけだ.

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